Пробив: Японски физици постигнаха квантова кохерентност при стайна температура

Координираните квантови състояния се страхуват от всякакви „шумове“, което усложнява внедряването на квантовите компютри. За да се намалят тези „шумове“, те се охлаждат до непосилно ниски температури, но в идеалния случай квантовите системи трябва да работят при стайна температура, без която масовото им приложение е невъзможно. За постигането на това може би ще помогне нов пробив на японски физици, които са успели да постигнат квантова кохерентност при нормални условия без криогенно охлаждане.

Нововъведението може да окаже голямо влияние върху напредъка в разработването на квантови технологии, които не разчитат на обемистото и скъпо оборудване за охлаждане, необходимо понастоящем за поддържане на частиците в така наречената „кохерентна“ форма.

Физиците са изследвали квантовите свойства на молекули като хромофорите. Те могат да поглъщат електромагнитно лъчение с определена дължина на вълната и да излъчват също в определен диапазон. По-рано на базата на хромофори бяха създадени фотоволтаични клетки за перспективни соларни панели, но те не са изследвани в контекста на нуждите на квантовите изчисления или квантовите сензори.

Японските физици са поставили хромофорни молекули в т.нар. металоорганични рамки (MOF). Това е микропорест материал, който е в състояние да абсорбира и всъщност да изолира изключително малки части от материята една от друга. Електронните двойки в хромофорните молекули се оказват в суперпозиция една спрямо друга.

Микровълнова сонда показа, че електронните спинове остават в кохерентно състояние за около 100 наносекунди. По-нататъшното настройване на системите обещава да увеличи още повече времето на квантова кохерентност в представената платформа, което може да се счита за пробив, тъй като всичко това се получава при обикновена стайна температура, която е много евтина и много по-достъпна от сегашните квантови криогенни платформи.

Свръхохладените кюбити могат да останат в кохерентно (съгласувано) състояние на квантова неопределеност до няколко милисекунди. По този показател те се сравняват благоприятно със схемата, предложена от японските учени.

Остава да се надяваме, че японските физици ще успеят да доведат разработката си до нивото на квантовите компютри или квантовите сензори. Засега това е само демонстрация на възможности, с които все още се работи, както съобщават те в статия в списание Science Advances.